Estudo de Características de Tintas Aquosas

Estudo de Características de Tintas Aquosas

Tese de Mestrado

Sílvia Filipa Valverde Malheiro

Desenvolvida no âmbito da unidade curricular de Dissertação

realizado em

Barbot - Indústria de Tintas, S.A.

Orientador na FEUP: Prof. Fernão Magalhães Orientador na Barbot - Indústria de Tintas, S.A.: Eng.ª Filipa Oliveira

Departamento de Engenharia Química

Agradecimentos

Em primeiro lugar, os meus agradecimentos vão para o Professor Fernão Magalhães, que ao longo de todo o semestre se mostrou sempre disponível e pronto a ajudar.

Agradeço também à minha orientadora na Barbot, Eng.ª Filipa Oliveira, e ao Eng.º João Braga, por toda a disponibilidade, simpatia e pela partilha de conhecimentos que completaram e enriqueceram o meu trabalho.

Gostaria ainda de agradecer a toda a equipa da Barbot, não só por me ter recebido tão bem e ter facilitado a minha integração no laboratório, mas também por toda a simpatia e pela prontidão na ajuda, sempre que precisei.

Um agradecimento a toda a família, em particular aos meus pais, pelo apoio ao longo de todas as etapas e por estarem sempre do meu lado.

Por fim, um agradecimento especial aos meus avós, pelo papel fundamental que desempenharam na minha educação.

Este trabalho foi financiado por : Barbot - Indústria de Tintas, S.A. e pelos projetos POCI-01-0145-FEDER-006939 - Laboratório de Engenharia de Processos, Ambiente, Biotecnologia e Energia – LEPABE e NORTE‐01‐0145‐FEDER‐000005 – LEPABE-2-ECO-INNOVATION, financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), através do COMPETE2020 – Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) e Programa Operacional Regional do Norte (NORTE2020) e por fundos nacionais através da Fundação para a Ciência e a Tecnologia I.P.

Resumo

Ao longo dos últimos anos, tem-se observado o crescimento e desenvolvimento das tintas aquosas em detrimento das tintas de base solvente, que têm um cheiro mais intenso, são inflamáveis e cuja utilização liberta COVs para a atmosfera.

O principal objetivo deste trabalho é a caracterização de tintas aquosas, de acordo com a Norma Portuguesa NP 4378, que descreve métodos de ensaio para a determinação da resistência à esfrega húmida, brilho, aplicabilidade e observação da película seca, resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos, resistência à fissuração a espessuras elevadas e poder de cobertura. Nesta Norma, são também definidos requisitos mínimos, pelo que, após a classificação dos produtos, foi necessário, em alguns casos, proceder a alterações na formulação. Para além dos ensaios definidos na NP 4378, foi avaliada a permeabilidade à água líquida das tintas.

Após a realização dos ensaios referidos, verificou-se que todos os produtos analisados cumprem os requisitos mínimos da Norma NP 4378 nos ensaios de aplicabilidade e observação da película seca e resistência à fissuração a espessuras elevadas. Foi ainda possível concluir que existem produtos que não satisfazem os requisitos referentes à resistência à esfrega húmida e ao rendimento/poder de cobertura. Assim, foram definidas estratégias para melhorar o desempenho das tintas nestes últimos casos.

Concluiu-se que um aumento da quantidade de resina na formulação permite melhorar a resistência à esfrega húmida, assim como a resistência à fissuração. No entanto, esta alteração afeta negativamente o rendimento do produto.

Foi possível concluir, também, que um aumento da quantidade de TiO2 na formulação permite

aumentar o rendimento de uma tinta, não tendo sido estudados os efeitos desta alteração no desempenho da tinta nos restantes testes.

Relativamente ao ensaio para a determinação da resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos, considerou-se que os resultados obtidos estão relacionados com a permeabilidade do revestimento ao vapor de água, não tendo sido possível tirar conclusões acerca da resistência dos produtos à alcalinidade.

Abstract

Over the last few years, the use and development of aqueous paints has increased. The solvent based paints, on the other hand, are not as used as they once were due to their intense smell, flammability and the release of VOC to the atmosphere, during its use.

The main purpose of this study is to characterize aqueous paints according NP 4378, which describes testing methods for the determination of wet scrub resistance, specular gloss, applicability and observation of the dry film, alkali resistance of hydraulic binders, mud-cracking and hiding power. In this document, the minimum requirements for these tests are also defined. Therefore, after classifying the products, it was necessary, in some cases, to change the formulation. In addition to these tests defined in NP 4378, the permeability of coatings to liquid water was also determined.

After the mentioned tests, it was found that all analyzed products meet the minimum requirements of NP 4378 regarding applicability and observation of the dry film and mud-cracking tests. It was also possible to conclude that there are products that do not meet the requirements for wet scrub resistance and hiding power. Thus, strategies have been developed to improve the paints’ performance in these last two cases.

It was possible to conclude that increasing the amount of binder in the formulation improves both the wet scrub resistance and the mud-cracking test results. However, this change causes a reduction in the coating’s hiding power.

It was also determined that an increase in the amount of TiO2 in the formulation increases the

coating’s hiding power. The effects of this change in the paint’s performance in other tests have not been studied.

Regarding the assay for determining the resistance to alkalis of hydraulic binders, it was considered that the results are related to the coating’s permeability to water vapor. Thus, it was not possible to draw conclusions about the product’s resistance to alkalinity.

Declaração

Declara, sob compromisso de honra, que este trabalho é original e que todas as contribuições não originais foram devidamente referenciadas com identificação da fonte.

Índice

1 Introdução ... 1

1.1 Enquadramento e Apresentação do Projeto ... 1

1.2 Apresentação da Empresa ... 1

1.3 Contributos do Trabalho ... 2

1.4 Organização da Tese ... 2

2 Contexto e Estado da Arte ... 3

2.1 Tipos de Revestimento: tintas, esmaltes e vernizes ... 3

2.2 Componentes das Tintas ... 3

2.2.1 Pigmentos ...4 2.2.2 Cargas ...6 2.2.3 Resina ...6 2.2.4 Aditivos ...7 2.2.5 Solvente e Diluente ...9 2.3 Tintas Aquosas ... 10 2.4 Norma Portuguesa NP 4378 ... 11 3 Descrição Técnica... 17

3.1 Propriedades da tinta líquida ... 18

3.1.1 Resíduo Sólido ... 18

3.1.2 Viscosidade ... 18

3.1.3 pH ... 19

3.1.4 Densidade ... 19

3.1.5 Conservação no recipiente ... 20

3.1.6 PVC – Concentração de Pigmentos em Volume ... 20

3.2 Caracterização após aplicação ... 21

3.2.1 Brilho ... 21

3.2.2 Resistência à esfrega húmida – Norma NP 4378 - 1999 ... 22

3.2.3 Resistência à esfrega húmida – Norma 4378 - 2015 ... 23

3.2.5 Resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos ... 25

3.2.6 Resistência à fissuração a espessuras elevadas ... 25

3.2.7 Rendimento / Poder de Cobertura ... 26

3.2.8 Permeabilidade à água líquida ... 29

4 Discussão de Resultados ... 33

4.1 Propriedades da tinta líquida ... 33

4.2 Caracterização após aplicação ... 33

4.2.1 Brilho ... 33

4.2.2 Resistência à esfrega húmida ... 34

4.2.3 Aplicabilidade e Observação da película seca ... 36

4.2.4 Resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos ... 36

4.2.5 Resistência à fissuração a espessuras elevadas ... 38

4.2.6 Rendimento / Poder de Cobertura ... 38

4.2.7 Permeabilidade à água líquida ... 40

4.3 Resultados dos Produtos Reformulados ... 41

4.3.1 Tintas J ... 41

4.3.2 Tinta F ... 43

5 Conclusões ... 45

5.1 Objetivos Realizados ... 45

5.2 Limitações e Trabalho Futuro ... 46

5.3 Apreciação final ... 46

6 Referências Bibliográficas ... 49

Anexo 1 Tabelas Complementares ... 51

Anexo 2 Imagens Ilustrativas dos Ensaios... 55

Índice de Figuras

Figura 1 - Trilhos definidos pela Norma NP 4378 – 1999. ... 22

Figura 2 - Variação dos custos das matérias-primas da tinta J2 com a adição de R2, numa embalagem de 15 L. ... 43

Figura 3 - Variação dos custos das matérias-primas da tinta F com a adição de pasta de titânio, numa embalagem de 15 L. ... 44

Figura 4 - Aplicação da tinta em placa de vidro para determinação do brilho. ... 55

Figura 5 – Medidor de brilho. ... 55

Figura 6 - Equipamento para determinação da resistência à esfrega húmida. ... 56

Figura 7 – Exemplo de uma tinta pouco resistente à esfrega húmida. ... 56

Figura 8 – Aplicações em placas de fibrocimento para avaliação da aplicabilidade e observação da película seca. No lado esquerdo da placa foi aplicado D e no direito A, ambos sem defeitos visíveis. . 57

Figura 9 - Ampliação da figura 6, referente à aplicação de A. ... 57

Figura 10 – Comportamento de duas tintas diferentes após 48 h de imersão (no primeiro ensaio à resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos): empolamento na tinta da esquerda e tinta com humidade, à direita. ... 58

Figura 11 - Tinta sem fissuração (à esquerda) e tinta com fissuração a partir dos 600 μm húmidos (à direita). ... 59

Figura 12 - Exemplo de aplicações (a 100 μm, 150 μm, 200 μm e 400 μm) em cartas de contraste para determinação do rendimento e poder de cobertura. ... 60

Figura 13 – Provetes preparados para o ensaio da permeabilidade á água líquida: revestimentos sem empolamento (parte superior da imagem) e com empolamento (parte inferior da imagem). ... 61

Índice de Tabelas

Tabela 1 - Principais pigmentos orgâncicos e inorgânicos para cada cor. ...5

Tabela 2 – Características das resinas termoplásticas e termoendurecíveis. ...7

Tabela 3 - Comparação entre as duas versões da Norma Portuguesa NP 4378. ... 12

Tabela 4 – Apresentação e descrição das tintas em estudo. ... 17

Tabela 5 - Classificação segundo o brilho especular. ... 21

Tabela 6 - Resultados obtidos nos ensaios para a caracterização das propriedades da tinta líquida. .. 33

Tabela 7 – Classificação quanto ao brilho dos produtos em estudo. ... 34

Tabela 8 - Classificação das tintas em estudo quanto à resistência à esfrega húmida. ... 35

Tabela 9 - Resultados obtidos no primeiro ensaio de resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos. . 36

Tabela 10 - Resultados obtidos no segundo ensaio de resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos. . 37

Tabela 11 - Resultados obtidos no ensaio da resistência à fissuração a espessuras elevadas. ... 38

Tabela 12 - Opacidade para rendimento de 20 m2 ∙ L-1 e rendimento para opacidade de 98%. ... 38

Tabela 13 - Tipo de pigmento branco presente em cada produto. ... 39

Tabela 14 – Opacidade obtida no ensaio para comparação dos dois pigmentos de TiO2. ... 40

Tabela 15 - Classificação segundo a permeabilidade à água líquida. ... 40

Tabela 16 - Resumo dos resultados obtidos em cada um dos ensaios, para as tintas J. ... 42

Tabela 17 - Resultados do ensaio de reformulação da tinta F para aumento do rendimento. ... 43

Tabela 18 – Organização dos produtos por ordem decrescente da quantidade de resina na formulação. ... 51

Tabela 19 - Organização das tintas J originais e reformuladas por ordem decrescente da quantidade de resina na formulação. ... 51

Tabela 20 - Organização dos produtos por ordem decrescente de PVC. ... 52

Tabela 21 - Organização das tintas J originais e reformuladas por ordem decrescente de PVC. ... 52

Tabela 22 - Organização dos produtos por ordem decrescente da quantidade de TiO2 na formulação. 52 Tabela 23 - Organização das tintas J originais e reformuladas por ordem decrescente de quantidade de TiO2 na formulação. ... 53

Tabela 24 - Organização dos produtos por tipo e quantidade de pigmento na formulação. ... 53

Tabela 25 - Tipo de resina presente em cada formulação estudada. ... 53

Notação e Glossário

𝑃0 Peso da placa vazia g

𝑃1 Peso da amostra inicial de tinta g

𝑃2 Peso da placa com a amostra após secagem g

ρ Densidade g ∙ cm-3

𝑚𝑐 Massa do picnómetro cheio com amostra g

𝑚𝑣 Massa do picnómetro vazio g

μ Viscosidade KU 𝑉𝑝𝑖𝑐 Volume do picnómetro cm3 𝑉𝑃 Volume de pigmentos cm3 𝑉𝐶 Volume de cargas cm3 𝑉𝐿 Volume de ligante cm 3

𝑚1 Massa do substrato não revestido g

𝑚2 Massa dos provetes não revestidos g

𝑚3 Massa do substrato revestido antes da esfrega húmida g

𝑚4 Massa do substrato revestido após a esfrega húmida g

𝑚𝑥 Massa do provete 𝑥 revestido g

𝐴1 Área do substrato não revestido mm

2

𝐴2 Área média dos provetes não revestidos mm2

𝐴𝑒 Área percorrida pelo utensílio de esfrega m2

𝑑𝑙 Espessura média da Leneta mm

𝑑𝑥 Espessura do provete 𝑥 revestido mm

ρ𝑛𝑣 Massa volúmica média da película seca g ∙ cm

-3

ρ𝑛𝑣𝑥 Massa volúmica da película seca do provete 𝑥 g ∙ cm-3

𝐿 Perda de massa do revestimento por unidade de área g ∙ m-2

𝐿𝑑𝑓𝑡 Perda média na espessura seca da película μm

𝑅𝑃 Rendimento m2 ∙ L-1

𝐴 Área coberta pela tinta m2

𝑉𝑇 Volume de tinta m

3

𝑛𝐷 Número de demãos

𝜌𝐴 Massa média de película seca g ∙ mm-3

𝑚𝑏 Massa média dos cartões (ensaio em branco) g

𝑚𝑛𝑟 Massa média dos cartões não revestidos g

𝑚𝑞𝑏 Massa média dos provetes não revestidos (ensaio em branco) g

𝑚𝑞𝑟 Massa média dos provetes não revestidos g

𝐴𝑞 Área do provete mm2

𝑡 Espessura da película húmida mm

𝑤 Permeabilidade à água líquida kg ∙ m-2 ∙ h-0,5

𝛥𝑚ℎ Variação de massa do provete kg

𝑡𝑒 Tempo de exposição à água h

𝐴𝑆 Área da superfície não coberta pelo revestimento de selagem m 2

Lista de Siglas

COV Compostos Orgânicos Voláteis

NP Norma Portuguesa

PVC RS

Concentração de pigmentos em volume Teor em Resíduos Sólidos

1 Introdução

1.1 Enquadramento e Apresentação do Projeto

O principal objetivo que se propõe atingir com este trabalho é a caracterização de tintas aquosas de acordo com a Norma Portuguesa NP 4378. Esta Norma apresenta os critérios para a classificação das tintas aquosas lisas para paredes interiores de edifícios, no que diz respeito à resistência à esfrega húmida, brilho, aplicabilidade e observação da película seca, resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos, resistência à fissuração a espessuras elevadas e poder de cobertura.

No ano de 2015, a Norma foi atualizada, tendo sido alterados alguns dos critérios de classificação utilizados, sendo os referentes à esfrega húmida os mais evidentes. Neste sentido, tornou-se necessária a reavaliação das tintas Barbot.

Para um estudo mais completo das tintas selecionadas, foi também proposta a classificação quanto à permeabilidade à água líquida, e a verificação dos valores de controlo (tais como densidade, viscosidade e pH).

Terminada a classificação, pretende-se reformular os produtos que apresentem baixa classificação em ensaios descritos pela Norma.

1.2 Apresentação da Empresa

Fundada no Porto em 1920, a Barbot tem como principais objetivos a produção e a comercialização de tintas e vernizes, nos segmentos da Construção Civil, Decoração e Indústria. O Grupo Barbot é constituído por seis empresas, estando presente nos continentes europeu e africano, e ocupa o 3º lugar no ranking do setor das tintas em Portugal.

Em 1991, foi implementado na empresa o Programa de Qualidade Total, com a obtenção da Certificação NP EN ISO 9002 em 1994. Em 2001, a Barbot foi também distinguida com o galardão Trabalho Seguro.

Para além da certificação referida, a empresa está também empenhada na preservação do meio ambiente, tendo adotado uma política de gestão ambiental integrada com a certificação da Qualidade (NP ISO 9001:2000). Neste domínio, a Barbot tem como objetivo a produção e desenvolvimento de produtos não agressivos para o ambiente, o tratamento de resíduos industriais e a redução da emissão de Compostos Orgânicos Voláteis. [1]

1.3 Contributos do Trabalho

A obtenção de certificação por parte de uma organização resulta num aumento da confiabilidade dos processos, produtos e serviços, para além de contribuir para uma melhor imagem da empresa e para a satisfação do cliente. Assim, é possível compreender o interesse e empenho da Barbot - Indústria de Tintas, S.A. em oferecer ao público produtos certificados. Como foi referido, a Norma NP 4378 sofreu alterações no ano de 2015, pelo que, de forma a manter a certificação, foi necessário proceder à reavaliação das tintas aquosas Barbot. Foram ainda avaliados parâmetros não requeridos pela NP 4378, de forma a conseguir uma caracterização mais detalhada dos produtos em estudo.

Com os resultados obtidos, foi possível identificar quais as tintas que deveriam ser reformuladas e quais as alterações na composição necessárias. A parte final deste trabalho consistiu nesta reformulação e posterior reavaliação dos produtos, tendo sido também avaliado o consequente aumento dos custos de matérias-primas.

1.4 Organização da Tese

O presente trabalho encontra-se dividido em 5 capítulos: Introdução, Contexto e Estado da Arte, Descrição Técnica, Discussão de Resultados e Conclusões.

No primeiro capítulo, é feita uma apresentação do projeto, focando o problema e os principais objetivos. É também feita uma breve apresentação da empresa, sendo ainda referidos os benefícios trazidos para a instituição com este trabalho.

O segundo capítulo, “Contexto e Estado da Arte”, encontra-se dividido em 4 subcapítulos. No primeiro, apresenta-se a distinção entre os diferentes tipos de revestimento, recorrendo a definições das Normas Portuguesas; no segundo subcapítulo, é feita uma abordagem aos componentes de uma tinta, mencionando as suas principais características e a forma como podem alterar as características do produto final; no terceiro subcapítulo é apresentado o conceito de tinta aquosa, em comparação com a tinta de base solvente; no quarto subcapítulo, é feita uma introdução à Norma Portuguesa NP 4378 e são expostas as principais diferenças entre a versão da Norma de 1999 e a de 2015.

No terceiro capítulo, são descritos os métodos utilizados em todos os ensaios, sendo discutidos, no capítulo seguinte, os resultados obtidos em cada um desses ensaios.

Por fim, no quinto capítulo são apresentadas as conclusões obtidas neste trabalho e são também referidas as limitações encontradas e sugestões para trabalhos futuros.

2 Contexto e Estado da Arte

2.1 Tipos de Revestimento: tintas, esmaltes e vernizes

Os revestimentos podem ser agrupados em 3 categorias: tintas, esmaltes e vernizes.

De acordo com a Norma Portuguesa NP 41, uma tinta é uma “composição pigmentada líquida, pastosa ou sólida que, quando aplicada em camada fina sobre uma superfície apropriada, no estado em que é fornecida ou após diluição, dispersão em produtos voláteis ou fusão, é convertível, ao fim de certo tempo, numa película sólida contínua, corada e opaca.”. A tinta tem duas funções principais: a de proteção e a de decoração.

Um esmalte tem a mesma função da tinta, mas está preparado para o revestimento de outros tipos de material. Enquanto a tinta pode revestir a maior parte dos materiais, o esmalte é principalmente preparado para a cobertura de madeira ou metais ferrosos. Apesar de ser originalmente associado a muito brilho, pode também ser menos brilhante, ou até mesmo mate.

Recorrendo novamente à Norma NP 41, verifica-se que um verniz é uma “composição não pigmentada líquida, pastosa ou sólida que, quando aplicada em camada fina sobre uma superfície apropriada, no estado em que é fornecida ou após diluição, é convertível, ao fim de certo tempo, numa película sólida, contínua, transparente ou translúcida e mais ou menos dura.”

Os vernizes são, normalmente, aplicados no revestimento e proteção de madeiras e caracterizam-se por permitirem uma cobertura transparente, brilho elevado e uma elevada capacidade de resistência. Este tipo de revestimento tem uma composição semelhante à das tintas, com a diferença de não possuir pigmentos nem cargas (cujas funções serão detalhadas mais à frente).

2.2 Componentes das Tintas

O primeiro contacto que o Homem estabeleceu com as tintas aconteceu há mais de 20 000 anos, com a pintura em paredes das cavernas. Estas primeiras pinturas foram feitas com materiais naturais e acessíveis ao Homem, como torrões de terras coradas. Para criar novas cores, outros materiais foram procurados e misturados, o que deve ter conduzido ao uso de pigmentos em pasta. Desta forma, nasceram os primeiros conceitos de pigmento e verniz.

Apesar da evolução contínua da produção de tintas e vernizes ao longo da História, foi a Revolução Industrial que mais impulsionou o desenvolvimento deste setor, e foi no século XX que se observaram os principais desenvolvimentos técnicos e económicos da indústria.

Uma tinta é composta pelo extrato seco (que inclui os pigmentos, cargas, veículo fixo e aditivos) e pelo veículo volátil, do qual fazem parte os solventes, aditivos e diluentes. [2]

2.2.1 Pigmentos

Relativamente aos pigmentos, estes são substâncias sólidas e praticamente insolúveis no veículo e são utilizadas para a obtenção de cor e opacidade. A cor do pigmento é definida pela absorção da luz, sendo, por isso, determinada pela estrutura química do pigmento. [2] Os pigmentos podem ser inorgânicos e orgânicos. Os pigmentos inorgânicos, maioritariamente encontrados na natureza, oferecem, em geral, maior cobertura e apresentam maior dificuldade de dispersão. Desta classe de pigmentos, para além dos óxidos, destaca-se o dióxido de titânio, TiO2, o pigmento mais utilizado para a cor branca. Os pigmentos orgânicos

são substâncias sintéticas que permitem a obtenção de todas as variações de cores e todos os níveis de resistência. Na sua maioria, não apresentam resistência à intempérie, pelo que, no interior podem ser utilizados sem restrições, podendo, ainda, em alguns casos, ser utilizados no exterior, dependendo da restante composição da tinta.

Na tabela 1, apresentam-se os pigmentos orgânicos e inorgânicos mais comuns para cada cor. [3] [4]

Tabela 1 - Principais pigmentos orgâncicos e inorgânicos para cada cor.

Cor Pigmento Inorgânico Pigmento Orgânico

Preto Carbono Preto Anillina Preta Antraquinona preta Carbonato de Cobre Dióxido de Manganês Óxido de ferro preto Óxido de ferro micáceo

Castanho Óxido de ferro Benzimidazolona

Amarelo

Cromatos de Zinco, Chumbo e Bário Azo Amarelo de Níquel Arilamida Diarileto Benzimidazolona Sulfureto de Cádmio Óxidos de Ferro Vanadato de bismuto

Laranja - Laranja pirazolona

Laranja perinona

Azul Ultramar Ftalocianina Azul

Azul Azul da Prússia Indanthrone Azul

Cobalto Azul

Violeta - Violeta dioxazina

Verde Óxido de Crómio

Óxido de Crómio Hidratado Ftalocianina Verde

Vermelho

Óxido de Ferro Vermelho

Seleneto de Cádmio Toluidina Vermelha

Chumbo Vermelho Quinacridona

Benzimidazolona Cromo Vermelho Molibdato de chumbo Perileno Antraquinona Branco Dióxido de Titânio - Óxido de Zinco Óxido de Antimónio Carbonato de Chumbo (Básico)

2.2.2 Cargas

As cargas são substâncias sob a forma de partículas de fraco poder de cobertura, insolúveis nos veículos, e que são utilizadas para dar enchimento à tinta e também para lhes alterar determinadas propriedades, como o brilho ou a aderência. [2] O fraco poder de cobertura destes componentes deve-se ao seu índice de refração, muito próximo do índice de refração das resinas.

As cargas mais frequentemente utilizadas são:

- Argila: Calcinada proporciona maior poder de cobertura do que a maioria das cargas em tintas porosas, enquanto laminada aumenta a resistência a manchas;

- Sílica e silicatos: Proporcionam resistência à abrasão; - Sílica diatomácea: Controla o brilho;

- Carbonato de cálcio: Pigmento de uso geral, de baixo custo e reduzido poder de cobertura; - Talco (silicato de magnésio): Carga de uso geral;

- Óxido de zinco: Pigmento útil pela sua resistência a bolores, inibição de corrosão e bloqueio de manchas. [3]

2.2.3 Resina

A resina, ou veículo fixo, consiste numa substância orgânica sólida, semissólida ou líquida e normalmente insolúvel na água mas solúvel em certos dissolventes orgânicos. É a resina que promove a ligação dos componentes da tinta entre si, e a ligação da tinta à parede. Este componente tem também uma função de proteção, uma vez que protege a tinta, por exemplo, dos raios ultra-violeta. [2]

O ligante é o principal responsável pelas propriedades do revestimento, sendo determinante para a adesão, resistência à formação de fissuras, destacamento, calcinação, resistência à abrasão e ao desbotamento, formação da película e desenvolvimento do brilho, entre outros. As tintas são classificadas de acordo com a natureza química do ligante.

As resinas estão divididas em duas classes: as termoplásticas e as termoendurecíveis. As películas termoplásticas secam por simples evaporação do solvente, continuando a amolecer quando sujeitas a altas temperaturas, e podem ser redissolvidas nos solventes originais. As películas termoendurecíveis são mais sensíveis à redissolução e possuem menores graus de amolecimento quando expostas ao calor. A distinção entre as propriedades das resinas termoplásticas e termoendurecíveis encontra-se na tabela 2, na qual o sinal (-) corresponde a inferior e o sinal (+) corresponde a superior. [3]

Tabela 2 – Características das resinas termoplásticas e termoendurecíveis.

Propriedade

Resinas Termoplásticas

Resinas Termoendurecíveis

Brilho - + Teor de Sólidos - + Dureza - + Resistência a Solventes - + Resistência ao Calor - + Aplicabilidade + -

Custo dos Solventes + -

Custo por m2 _{+ -}

Velocidade de Secagem + -

2.2.4 Aditivos

Para melhorar a estabilidade na embalagem, facilitar a aplicação ou resolver defeitos, adicionam-se aditivos às tintas. Considerando a Norma NP 41, é possível classificar os aditivos como “substâncias incorporadas em pequena percentagem nas tintas, vernizes e produtos similares com o fim de lhes alterar acentuadamente determinadas características”. Estes componentes são, normalmente, agrupados pela função que cumprem e não pela composição química. [2]

Os grupos mais significativos de aditivos são apresentados a seguir.

Bactericidas

A utilização corrente de bactericidas está relacionada com os possíveis efeitos da degradação biológica, como o mau cheiro, perda de viscosidade, descoloração ou fratura de cadeias moleculares compridas de polímeros. A função dos bactericidas é minimizar ou eliminar estes efeitos.

Há inúmeros produtos com atividade biocida que podem ser adicionados às tintas, para prevenir o crescimento de fungos e algas. Na prática, os compostos utilizados como bactericidas, fungicidas e algicidas são as isotiazolinas.

Secantes

Os secantes podem ser agrupados em três categorias funcionais: secantes auxiliares, secantes de reticulação e secantes catalíticos. Os secantes auxiliares não tem intervenção direta no processo, aumentando a eficácia dos verdadeiros secantes. K, Ca, Li e Zn são exemplos de secantes auxiliares. Os secantes de reticulação são ativos na fase de secagem em profundidade. São exemplo de secantes de reticulação: Pb, Zr, La, Al, Bi, Ba. Por fim, os secantes catalíticos (de superfície ou oxidativos) são ativos na etapa de decomposição dos peróxidos, promovendo a reação do oxigénio com resinas alquídicas ou com óleos secativos.

Agentes anti-pele

Devido à exposição ao ar, pode ocorrer a formação de uma película sólida ou a solidificação dos óleos e das resinas alquídicas. [5]

A pele é, então, resultado da formação de uma película prematura à superfície da tinta, no interior da lata, podendo originar perda de qualidade da tinta. Para impedir a formação de pele, pode encher-se o espaço livre no interior das latas com gás inerte, armazenar as latas viradas ao contrário ou adicionar agentes anti-pele. [2]

Estabilizadores do comportamento dos revestimentos

Estes constituintes têm a função de converter a radiação que é absorvida em calor e utilizam compostos amínicos estabilizadores HALS, que diminuem a formação e a propagação de radicais livres (responsáveis pela degradação polimérica).

Agentes espessantes

Os agentes espessantes afetam a reologia e aplicabilidade de uma tinta, pelo que têm um papel de elevada importância.

Existem espessantes de diversos tipos, tais como:

- Espessantes celulósicos: São aditivos utilizados quase exclusivamente na formulação de produtos de base aquosa.

- Espessantes inorgânicos: São aditivos obtidos a partir de smectite natural (hectorite) ou sintética, que ocorre sob a forma de partículas lamelares que podem desenvolver uma estrutura tridimensional, provocando o aumento da viscosidade para baixa tensão de corte. Os espessantes inorgânicos têm a propriedade de espessar a água, mas podem ser modificados

com compostos orgânicos para passarem a ser adequados para espessar sistemas de base solvente.

- Espessantes associativos: Correspondem a polímeros que são solúveis ou que podem absorver em meio aquoso. Os produtos formulados com estes espessantes têm menor tendência para formar salpicos. Este tipo de espessantes tem, ultimamente, passado a substituir os espessantes tradicionais.

Agentes Dispersantes

Os agentes dispersantes correspondem a polieletrólitos solúveis em água, sais de homo ou copolímeros sintéticos ou polifosfatos. Estes componentes influenciam o brilho da tinta, assim como o poder ligante e estabilidade à armazenagem.

O uso de polifosfatos permite aumentar a rapidez de adsorção à superfície de cargas e pigmentos quando comparados com dispersantes orgânicos. Por outro lado, a utilização de polifosfatos proporciona uma tinta de baixa resistência à esfrega húmida.

Aditivos Tixotrópicos

A sedimentação e o escorrimento são problemas recorrentes em tintas. O primeiro pode verificar-se durante o período de tempo em que as tintas permanecem armazenadas. Por outro lado, o escorrimento ocorre durante a aplicação da tinta e em presença de superfícies inclinadas ou verticais.

Os aditivos tixotrópicos desempenham funções de anti – sedimentação e anti - escorrimento e influenciam a viscosidade para valores médios e baixos de tensão de corte.

Assim, a utilização deste tipo de aditivo permite evitar os problemas referidos. Para valores de elevada viscosidade e baixa tensão de corte, previnem a sedimentação dos pigmentos e a formação de escorrimentos, e para valores de baixa viscosidade e elevada tensão de corte, estes aditivos facilitam o espalhamento. [5]

2.2.5 Solvente e Diluente

O solvente, pertencente ao veículo volátil, é um líquido volátil nas condições normais de secagem e é adicionado para dissolver o ligante na tinta e regular a viscosidade. O solvente pode ser água, o que resulta numa tinta aquosa ou esmalte aquoso, ou pode ser diluente, resultando numa tinta ou esmalte solvente. [2]

Outro constituinte presente nas tintas é o diluente. Por vezes, durante a utilização da tinta, pode verificar-se que, para uma aplicação mais fácil, é necessário ajustar a viscosidade. Deve, então, juntar-se diluente para que o produto fique utilizável e se possa atingir o nível de fluidez ótimo, evitando, por exemplo, a formação do fenómeno “casca de laranja”, causado por uma diluição insuficiente.

Alguns dos solventes e diluentes mais utilizados são: - Hidrocarbonetos alifáticos: White Spirit (W.S.), heptano; - Hidrocarbonetos aromáticos: Tolueno, xileno, naftas pesadas; - Solventes clorados: Cloreto de metileno, tricoloro etileno; - Álcoois: Etanol (metanol), isopropanol, n-butanol;

- Ésteres e acetonas: Acetato de etilo, acetato de butilo;

- Éteres e ésteres glicólicos: Acetato do éter metílico do propilenoglicol (PMA) e éter metílico do propilenoglicol (PM). [5]

2.3 Tintas Aquosas

A produção de solventes mudou dramaticamente desde o final dos anos 60, devido a dois fatores principais: as considerações ambientais e a recessão económica. Hoje em dia, as tintas aquosas estão em crescimento e a substituir os solventes orgânicos. [4]

Os solventes utilizados em tintas de base solvente são compostos orgânicos inflamáveis, tóxicos e de baixo peso molecular. A toxicidade destes compostos está relacionada com a libertação de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) para a atmosfera, durante a aplicação e secagem da tinta. Por outro lado, a utilização de solventes orgânicos facilita a aplicação da tinta, a secagem e a formação de um filme de tinta regular. [6]

As dispersões aquosas são constituídas por polímeros cujas partículas (normalmente nanopartículas acrílicas ou estireno-acrílicas) [7] são dispersas, ou emulsionadas, em água. As dispersões aquosas apresentam peso molecular elevado e são constituídas por:

- Água: Matéria-prima em maior quantidade (40%-60% do produto final) onde se encontram emulsionadas as partículas de polímero. Permite a dissolução dos surfactantes.

- Monómeros: Ésteres vinílicos, acrílicos, maleicos.

- Surfactantes: Têm a função de assegurar a estabilidade dos monómeros/polímeros em água. Os emulsionantes e coloides protetores são os dois tipos principais de surfactantes.

As dispersões aquosas são então obtidas através de um processo de polimerização em emulsão e apresentam um teor em sólidos entre 40% e 60%, viscosidade entre 0,1-100 Pa ∙ s e partículas de tamanho compreendido entre 0,1-10 μm. [5]

As tintas de base aquosa emitem menos COVs do que as tintas de base solvente, e são também mais tolerantes à humidade vinda do interior da construção do que as de base solvente. Estas últimas formam um filme mais fechado, com tendência a formar bolhas se existir humidade sob a tinta, o que acontece, por exemplo, em aplicações sobre madeira húmida ou estuque. [8]

2.4 Norma Portuguesa NP 4378

A Norma Portuguesa NP 4378 destina-se à classificação das tintas aquosas lisas para pintura de paredes e tetos interiores de edifícios quanto ao brilho e quanto à resistência à lavagem e à esfrega. Neste documento, estão também especificadas as propriedades essenciais e respetivos valores mínimos a que as tintas devem obedecer. Nesta categoria, incluem-se a aplicabilidade e observação da película seca, resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos, resistência à fissuração a espessuras elevadas, resistência à esfrega e poder de cobertura. A versão anterior desta Norma (de 1999), foi, entretanto, alterada, tendo sido modificados alguns dos critérios de classificação. A tabela 3 resume as diferenças entre a versão antiga e a versão atual no que diz respeito tanto aos métodos de ensaio como à classificação.

Tabela 3 - Comparação entre as duas versões da Norma Portuguesa NP 4378.

Norma NP 4378 – 1999

Norma NP 4378 – 2015

Definições

- Resistência à lavagem e à esfrega; - Tinta resistente à lavagem;

- Tinta resistente à esfrega.

- Resistência à esfrega; - Tintas aquosas lisas.

Perde-se a definição de tinta resistente à lavagem e tinta resistente à esfrega

Classificação

Resistência à lavagem e à esfrega

Dois tipos de tinta:

Tipo I – Resistente à lavagem, quando resiste a 1000 ciclos de esfrega húmida; Tipo II – Resistente à esfrega, quando resiste a 5000 ciclos de esfrega húmida

Cinco classes de resistência à esfrega: Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 Classe 5

Propriedades

essenciais a

avaliar

- Aplicabilidade e observação da película seca;

- Resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos;

- Resistência à fissuração a espessuras elevadas; - Poder cobertura Sem alteração.

Propriedades

adicionais, de

carácter

opcional

Não tem. Resistência aos fungos

Perda de espessura até 70 μm após 200 ciclos de esfrega húmida

Perda de espessura até 70 μm ou ≥ 70 μm após 40 ciclos de esfrega húmida

Norma NP 4378 – 1999

Norma NP 4378 – 2015

Métodos de

ensaio

Brilho

Determinação de acordo com a

Norma ISO 2813. Sem alteração.

Resistência à lavagem e à esfrega

Aplicar a tinta numa folha “Leneta” e, após secagem, submeter a película à esfrega húmida. A avaliação da resistência à lavagem e à esfrega é feita através da observação do aspeto da figura de esfrega obtida.

Sem alteração no método de ensaio.

A avaliação da resistência à esfrega é feita de acordo com a Norma

ISO 11998.

Aplicabilidade e observação da película seca

Observação do aspeto da

aplicação quanto ao

aparecimento de defeitos de pintura descritos na NP 111.

Observação do aspeto da aplicação quanto ao aparecimento de defeitos de pintura descritos na EN ISO 4618.

Resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos

Aplicação do revestimento sobre um painel de argamassa e imersão do painel em água, mantendo a película emergente. Observação do comportamento da película após um período de tempo especificado.

Sem alteração.

Resistência à fissuração a espessuras elevadas

Aplicação da tinta num bloco metálico com um sulco em forma de cunha na zona central. Após secagem, observação do início do aparecimento de fissuração na película.

Norma NP 4378 – 1999

Norma NP 4378 – 2015

Métodos de

ensaio

Poder de cobertura

Determinado, para a razão de contraste de 0,98, utilizando a técnica descrita na norma NP 2975.

Determinado, para a razão de contraste de 0,98, utilizando a técnica descrita na norma NP EN ISO 6504-3.

Resistência aos fungos

Não tem. Determinação de acordo com o descrito

na Norma ASTM D 5590.

Requisitos

Mínimos

Conservação no recipiente

A tinta contida no recipiente original não deve conter defeitos, quando examinada de acordo com a NP EN ISO 1513.

Sem alteração.

Aplicabilidade e observação da película seca

A tinta não deve apresentar qualquer defeito dos referidos na NP 111, quando observada com a vista normal corrigida.

A tinta não deve apresentar qualquer defeito dos referidos na EN 4618, quando observada com a vista normal corrigida.

Resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos

A película só pode apresentar uma ligeira humidade e pegajosidade, recuperando o aspecto inicial após secagem.

Sem alteração.

Resistência à fissuração a espessuras elevadas

A película de tinta seca não deve apresentar fissuração para espessura seca inferior a 200 μm.

Norma NP 4378 – 1999

Norma NP 4378 – 2015

Requisitos

Mínimos

Poder de cobertura

A tinta deve apresentar, para a razão de contraste de 0,98, um rendimento igual ou superior a 6 m2

∙ L-1.

3 Descrição Técnica

Uma tinta pode ser caracterizada em duas situações diferentes: antes e depois da aplicação. Antes da aplicação, são avaliadas propriedades como a viscosidade e teor em resíduos sólidos. Depois da aplicação, são avaliadas as propriedades de revestimento, como o brilho especular ou a resistência à fissuração, entre outros.

Foram submetidos, aos ensaios mencionados, onze produtos da Barbot, que são apresentados, em conjunto com breves descrições, na tabela 4:

Tabela 4 – Apresentação e descrição das tintas em estudo.

Produto

Descrição

A Tinta baseada em copolímeros 100% acrílicos. Destina-se à pintura de rebocos _{exteriores novos ou previamente pintados.} B Esmalte aquoso baseado em resinas acrílicas. Destina-se a acabamentos para a _{construção civil em exteriores e interiores, sobre madeira e metal.} C Tinta baseada em copolímeros vinílicos. Destina-se à pintura de rebocos

interiores e exteriores. D

E Tinta baseada em copolímeros especiais. Destina-se à pintura de rebocos _interiores.

F Tinta aquosa baseada em copolímeros especiais. Destina-se à pintura de rebocos _interiores.

G Tinta baseada em copolímeros vinílicos. Destina-se à pintura de rebocos _{interiores e exteriores.} H Tinta baseada em emulsões estireno-acrílicas. Destina-se à pintura de rebocos _{interiores e exteriores sempre que se pretenda uma solução económica.}

I Tinta aquosa. Destina-se a ser aplicada em todo o tipo de suportes interiores. J1 (com R1)

Tintas plásticas para paredes interiores, diferindo no tipo de resina. J2 (com R2)

No que diz respeito à Norma NP 4378, será apresentada a versão de 2015, cuja maior diferença em relação à versão de 1999 é o ensaio à resistência à esfrega húmida. Assim, de forma a demonstrar a evolução do ensaio referido, será descrito o método de ensaio de ambas as versões da Norma.

É de referir que os resultados das tintas J serão apresentados no capítulo “4.3 – Produtos Reformulados”, uma vez que se verificou, logo no início deste trabalho, que estas tintas não cumpriam um dos requisitos mínimos. Foi, então, feita uma reformulação destes produtos. No capítulo 4.3 são mostrados os resultados da tinta antes e após a alteração da composição.

3.1 Propriedades da tinta líquida

3.1.1 Resíduo Sólido

O resíduo sólido indica a quantidade total de componentes sólidos existentes na formulação. Este dado permite calcular o rendimento de uma tinta, pelo que é indispensável para a comparação entre o orçamento de tintas e vernizes de dois fabricantes diferentes. [9]

O teor em resíduos sólidos, RS, é determinado através da pesagem de uma amostra de tinta em placas de metal, tendo o cuidado de espalhar a amostra uniformemente na placa. As placas são colocadas durante 15 min no Halogen Moisture Analyzer, a 140 ºC, que indica, no final do tempo referido, o teor em resíduos sólidos. A quantidade de resíduos sólidos indicada pelo equipamento tem como base o seguinte cálculo:

𝑅𝑆 (%) = 𝑃2− 𝑃0 𝑃1

× 100 (1)

Em que 𝑃₀ corresponde ao peso da placa vazia (g), 𝑃₁ ao peso da amostra inicial da tinta (g) e 𝑃2 ao peso da placa com a amostra após secagem na estufa (g).

3.1.2 Viscosidade

O conceito de viscosidade de um fluido está intimamente ligado à resistência que este opõe ao seu deslocamento. Pode definir-se viscosidade de uma substância como a resistência média que um fluido oferece a uma tensão de corte. [10]

Os vários tipos de fluidos comportam-se de forma diferente quando neles é aplicada uma tensão de corte. Estes comportamentos podem ser divididos em duas categorias principais: fluidos newtonianos e fluidos não newtonianos. Um fluido newtoniano é aquele cuja viscosidade se mantém constante ao longo do tempo e independentemente da aplicação de tensões de corte. Por outro lado, num fluido não newtoniano, a viscosidade varia com a aplicação de tensão de corte e o passar do tempo. Existem vários tipos de fluidos não newtonianos. As tintas são muito viscosas quando se abre uma lata e se procede à sua homogeneização, agitando com o pincel, mas são muito menos viscosas quando se inicia a sua aplicação. [11] Por este motivo, a tinta é um fluido não newtoniano, e tem a designação de, mais especificamente, fluido tixotrópico (já que a viscosidade diminui ao longo do tempo para uma tensão de corte constante).

No fabrico de uma tinta, deve ter-se em consideração que a viscosidade deve ser suficientemente alta para não escorrer do substrato, e ao mesmo tempo, suficientemente baixa para que seja fácil de aplicar. [5]

Para determinar a viscosidade pode recorrer-se a diferentes métodos, dependendo dos produtos a analisar.

A viscosidade cinemática é calculada em produtos de base solvente e em algumas soluções aquosas. Para a determinar, utiliza-se o viscosímetro do tipo “Cup Ford”. Neste caso, a viscosidade é dada pelo tempo que decorre até ao escoamento total do produto do picnómetro.

A viscosidade dinâmica, μ, é calculada em produtos pastosos e de base aquosa. Para a determinar, utiliza-se o viscosímetro do tipo “Krebs”, que mede o valor em unidades KU. Enche-se um copo com o produto a analisar, e mergulha-se a haste do equipamento. Posteriormente, coloca-se o aparelho em funcionamento, que resulta num movimento giratório da haste. Quando esse movimento termina, pode ler-se no aparelho o valor da viscosidade. [10]

A viscosidade Stormer, determinada num viscosímetro de Stormer, descreve a viscosidade de um material através da medição da massa requerida para manter uma haste mergulhada no material, em rotação a 200 rpm. O valor da viscosidade determinada por este aparelho vem também expresso em Unidades de Krebs (KU). [9]

3.1.3 pH

Um pH adequado é essencial para garantir a atuação da emulsão, dos agentes dispersantes e dos espessantes, tendo de ser, geralmente, superior a 8,0. No entanto, há tintas em que o sistema emulsionante funciona na zona ácida, e neste caso, o pH é inferior a 5,0. [9]

A determinação do pH é efetuada através de um aparelho de medição de pH, com a introdução do elétrodo no interior do produto a caracterizar e posterior leitura do valor. [9]

3.1.4 Densidade

A densidade da tinta é medida com um picnómetro de aço inoxidável de volume conhecido. Perfaz-se o picnómetro com a tinta a analisar, evitando a formação de bolhas de ar para que não existam espaços vazios no interior. Após a colocação da tampa, deve ser possível observar, pelo orifício, a tinta, para garantir que o picnómetro está totalmente cheio.

𝜌 =𝑚𝑐− 𝑚𝑉 𝑉𝑝𝑖𝑐

(2)

Em que 𝑚_𝑐 é a massa do picnómetro cheio com a amostra (g), 𝑚_𝑉 é a massa do picnómetro vazio (g) e 𝑉_𝑝𝑖𝑐 é o volume do picnómetro (cm3_{). [10]}

3.1.5 Conservação no recipiente

A tinta contida no recipiente original não deve conter defeitos, quando examinada de acordo com a NP EN ISO 1513. Devem ser registadas a presença de pele à superfície, separação de fases, impurezas, camadas de sedimentação e qualquer estrutura tixotrópica.

3.1.6 PVC – Concentração de Pigmentos em Volume

A concentração de pigmentos em volume, ou PVC, é calculada pela expressão seguinte:

𝑃𝑉𝐶 (%) = 𝑉𝑃+ 𝑉𝐶 𝑉𝑃+ 𝑉𝐶+ 𝑉𝐿

× 100 (3)

Em que 𝑉𝑃 corresponde ao volume de pigmentos na formulação, 𝑉𝐶 é o volume de cargas e 𝑉𝐿

representa o volume de ligante, ou resina. Analisando a expressão para o cálculo do PVC, pode concluir-se que quanto maior for a quantidade de ligante na tinta, menor será o PVC. Um PVC baixo significa que existe uma elevada quantidade de resina em relação à quantidade de pigmentos e cargas. Assim, a resina é capaz de cobrir totalmente todas as cargas, pigmentos e interstícios. Um revestimento com PVC baixo apresenta a superfície brilhante, e oferece uma boa proteção do substrato, tendo, por outro lado, menos permeabilidade ao vapor de água [12] e menos poder de cobertura.

Quando se atinge o PVC crítico, a quantidade de ligante existente é a exatamente necessária para preencher todos os interstícios entre as partículas de pigmento. [2]

Uma tinta com PVC elevado apresenta maior quantidade de pigmentos e cargas em relação à quantidade de ligante. Neste caso, a quantidade de ligante já não é suficiente para cobrir todos os interstícios e alguns deles ficam preenchidos com ar [2], resultando num filme seco poroso, com alta permeabilidade à água líquida e ao vapor de água e elevado poder de cobertura. [12]

3.2 Caracterização após aplicação

3.2.1 Brilho

O brilho especular está relacionado com a luz refletida por um revestimento quando nele incide uma luz com um determinado ângulo. A reflexão da luz na superfície do revestimento depende do índice de refração do polímero que o constitui e da uniformidade da superfície, já que uma superfície lisa reflete uma maior fracção da luz do que uma superfície rugosa e, por isso, apresenta maior brilho. [10]

O brilho especular de um revestimento é calculado com um medidor de brilho. A cada tipo de tinta está associado um ângulo de incidência, de acordo com a proporção de luz refletida. Assim, para tintas mate e mate total, o ângulo de incidência mais adequado é o de 85º, enquanto para tintas semibrilhantes, o ângulo de incidência é de 60º ou 85º. Para tintas brilhantes, o ângulo de incidência mais adequado é o de 60º. [13]

Método

Para a determinação do brilho especular, deve ser aplicada tinta numa base de vidro, a uma espessura húmida de 150 μm, de modo a obter uma película de espessura seca de cerca de 100 μm.

De acordo com a Norma Portuguesa NP 4378, a película resultante da aplicação da tinta pode ser classificada, quanto ao brilho, como brilhante, semibrilhante ou semimate, mate e mate total. A distinção entre estas classificações está relacionada com o valor da reflectância da tinta. A tabela 5 resume este método de classificação. [13]

Tabela 5 - Classificação segundo o brilho especular.

Designação Ângulo de incidência Reflectância

Brilhante 60º ≥ 60 Semibrilhante ou Semimate 60º < 60 85º > 10 Mate 85º > 5 ≤ 10 Mate total 85º ≤ 5

3.2.2 Resistência à esfrega húmida – Norma NP 4378 - 1999

A resistência à esfrega húmida é a capacidade que uma dada superfície coberta de tinta tem de resistir à lavagem. [10]

Segundo a Norma NP 4378, a resistência à esfrega consiste “na resistência ao desgaste por fricção durante determinado número de ciclos de esfrega húmida, em condições determinadas”.

Método

O processo para a determinação da resistência à lavagem e à esfrega, de acordo com a Norma NP 4378 - 1999, é o mesmo: a tinta deve ser aplicada numa folha de plástico tipo “Leneta” e deixada a secar em condições previamente definidas. De seguida, a película seca é submetida à esfrega húmida, sendo a resistência à lavagem e à esfrega determinadas no mesmo provete, a partir da avaliação do aspeto da figura de esfrega no final dos ensaios.

No caso da tinta passar a avaliação da resistência à lavagem (1000 ciclos), o ensaio prossegue para a avaliação da resistência à esfrega (até aos 5000 ciclos). Esta avaliação é também baseada na observação do número de trilhos destruídos continuamente. Os trilhos são definidos como se pode ver na figura 1, retirada da Norma NP 4378 - 1999:

Figura 1 - Trilhos definidos pela Norma NP 4378 – 1999.

Considera-se, novamente de acordo com a Norma NP 4378 - 1999, que uma tinta é resistente à lavagem “se ao fim de 1000 ciclos o seu traçado de esfrega na zona central não apresentar qualquer trilho destruído continuamente até à base, ou se apresentar destruídos apenas um dos trilhos 2, 3 ou 4, conforme a numeração da figura” 1. Uma tinta não é resistente à

lavagem se “dois ou mais trilhos da secção média do traçado de esfrega se apresentam destruídos até à base”.

3.2.3 Resistência à esfrega húmida – Norma 4378 - 2015

Com a introdução da ISO 11998, a avaliação da resistência à esfrega húmida foi alterada, tendo agora critérios mais claros e objetivos, já que a observação dos trilhos destruídos foi substituída pelo cálculo da diminuição da espessura da película.

Método

Deve ser aplicada, sobre a Leneta, uma amostra do produto, de modo a obter-se uma película com, pelo menos, mais 10 mm do que o comprimento de esfrega. Após 7 ou 28 dias, a Leneta é colocada no tabuleiro do aparelho do ensaio à esfrega, e sobre a película é espalhado o líquido de lavagem. Por fim, é posicionado no aparelho o utensílio de esfrega, saturado em líquido de lavagem. A película de tinta é submetida, inicialmente, a 40 ciclos de esfrega, e, se a película se mantiver igual ou próxima do seu estado inicial, o ensaio prossegue até aos 200 ciclos de esfrega. No final, a Leneta é passada por água e deixada a secar até atingir massa constante.

São, então, medidos o comprimento e largura da região percorrida pelo utensílio de esfrega, de modo a obter a área submetida à esfrega.

Da zona não submetida à esfrega, são recortados e pesados 4 provetes. Deve ser ainda determinada a espessura de cada um dos provetes. Para calcular a massa média, em g, de cada um dos provetes não revestidos, 𝑚₂, pode recorrer-se à equação:

𝑚2=

𝑚1 𝐴2

𝐴1

(4)

Onde 𝑚1 é a massa do substrato não revestido, em g, 𝐴1 é a área do substrato não revestido,

em mm2 _{e 𝐴}

2 e á área média dos provetes não revestidos, em mm2.

A massa volúmica da película seca de cada provete,

𝜌

expressão:

𝜌𝑛𝑣𝑥=

𝑚𝑥− 𝑚2

𝐴2 (𝑑𝑥− 𝑑𝑙)

Em que 𝑚𝑥 é a massa do provete 𝑥 revestido, em g, 𝑑𝑙 é a espessura média da Leneta, em

mm, e 𝑑𝑥 é a espessura do provete 𝑥 revestido, em mm.

Com os valores das massas volúmicas da película seca de cada um dos provetes, é calculado o valor médio, 𝜌_𝑛𝑣.

A perda de massa do revestimento por unidade de área, 𝐿, em g ∙ m-2_{, é dada por:}

𝐿 = 𝑚3− 𝑚4 𝐴𝑒

(6)

Em que 𝐴𝑒 é a área percorrida pelo utensílio de esfrega, em m2, 𝑚3 é a massa, em g, do

substrato e da película seca de revestimento antes da esfrega húmida e 𝑚₄ é a massa, em g, do substrato e da película seca, após 200 ciclos de esfrega.

Por fim, a perda média na espessura seca da película, 𝐿_𝑑𝑓𝑡, em μm, pode ser calculada recorrendo à seguinte expressão: [14]

𝐿𝑑𝑓𝑡 =

𝐿 𝜌𝑛𝑣

(7)

Consultando a Norma NP 4378, verifica-se que a classificação de uma tinta no que diz respeito à resistência à esfrega está relacionada com a perda de espessura do revestimento, como se indica a seguir:

Classe 1: perda de espessura < 5 μm, após 200 ciclos de esfrega húmida

Classe 2: perda de espessura ≥ 5 μm e <20 μm, após 200 ciclos de esfrega húmida Classe 3: perda de espessura ≥ 20 μm e ≤ 70 μm, após 200 ciclos de esfrega húmida Classe 4: perda de espessura < 70 μm, após 40 ciclos de esfrega húmida

Classe 5: perda de espessura ≥ 70 μm, após 40 ciclos de esfrega húmida

3.2.4 Aplicabilidade e observação película seca

A tinta, aplicada de acordo com as recomendações do fabricante, não deve apresentar qualquer defeito dos referidos na EN ISO 4618, quando observada com a vista normal

corrigida. Estes defeitos incluem diferentes tipos de fissuração, formação de pele de crocodilo e pé de galinha.

3.2.5 Resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos

Os álcalis constituem qualquer componente com propriedades altamente básicas, isto é, qualquer componente que rapidamente ioniza numa solução aquosa, para produzir aniões OH-_{, com pH superior a 7.}

Assim, a resistência aos álcalis mede o grau com que um revestimento resiste à reação com materiais alcalinos, tais como cal, cimento e gesso. [15]

A resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos pode ser determinada não só pelo tipo e quantidade de resina, mas também pelo tipo de cargas e aditivos.

Método

Para avaliar a resistência aos álcalis dos ligantes hidráulicos, é aplicado, sobre um painel de argamassa (com traço cimento/areia 1:2 e razão água/cimento de 0,43), o revestimento a ensaiar, de acordo com a ficha técnica do produto ou as indicações do fabricante. Os painéis são deixados a secar ao ar durante sete dias à temperatura de 23 ºC ± 2 ºC e 50 ± 5% de humidade relativa.

O painel é imerso num recipiente com água, sem que toque nas paredes, com a face sobre a qual foi aplicada a película virada para cima, mantendo-a emergente. O recipiente deve ser coberto com chapas de vidro e permanecer à temperatura de 23 ºC ± 2 ºC. Decorridas 48 horas de imersão, os provetes são retirados da água e é observado o comportamento da película. Deve verificar-se se houve modificações visíveis nas características da película, como alteração de cor, amolecimento, empolamento e pegajosidade. Depois de deixar os provetes secar ao ar durante 24 horas, a película deve ser novamente observada.

O ensaio deve ser feito em duplicado. Se se verificarem diferenças consideráveis entre os provetes, repete-se o ensaio.

Como requisito mínimo, a NP 4378 refere que a película de tinta só pode apresentar uma ligeira humidade e pegajosidade, recuperando o aspeto inicial após secagem. [13]

3.2.6 Resistência à fissuração a espessuras elevadas

A fissuração é caracterizada pelo aparecimento de fendas mais ou menos profundas na película de tinta seca, e ocorre, normalmente, como resultado do envelhecimento. Pode

também acontecer quando existe uma incompatibilidade física ou química do revestimento com o suporte, que resulta numa aderência fraca. [15] [16]

Método

Neste ensaio, a tinta é aplicada num bloco metálico que apresenta, na zona central, uma depressão em forma de cunha, com 200 mm de comprimento e 60 mm de largura. A profundidade deve diminuir ao longo do comprimento, desde a profundidade de 2000 μm, numa extremidade, até uma profundidade igual a zero, na outra extremidade.

O bloco metálico deve ser colocado sobre uma superfície plana, horizontal e não escorregadia. Uma amostra da tinta é vertida na extremidade mais profunda da cunha, de modo a transbordar ligeiramente dos seus limites. Deve segurar-se a rasoira entre os polegares e os outros dedos, perpendicularmente à superfície do bloco metálico e, em ângulo reto com o comprimento do sulco, arrastá-la a uma velocidade constante sobre a superfície do aplicador, até um ponto para além da profundidade zero.

Após a secagem, durante 48 horas à temperatura de 23 ºC ± 2 ºC e 50% ± 5% de humidade relativa, observa-se o início do aparecimento da fissuração. Nessa zona, lê-se a espessura húmida indicada na escala e determina-se a espessura seca da película, recorrendo a um medidor de espessuras.

O ensaio deve ser feito em triplicado. Contudo, por haver apenas um bloco metálico disponível no laboratório, foi realizado apenas um ensaio por tinta. Para confirmar os valores obtidos, foram feitas aplicações das tintas a várias espessuras em placas de vidro e foi observado, igualmente, para que valores da espessura aparecia a fissuração.

A película de tinta não deve apresentar fissuração para espessura seca inferior a 200 μm. Idealmente, para tintas de interior, o filme não deve apresentar fissuras até 400 μm de filme seco. Para tintas de exterior, o filme deve estar perfeito até valores de 900 μm de filme seco. [9]

3.2.7 Rendimento / Poder de Cobertura

O rendimento prático de uma tinta permite determinar o volume necessário de tinta, 𝑉𝑇, para

cobrir uma determinada área, 𝐴, pelo seguinte cálculo:

𝑉𝑇 =

𝐴 𝑅 𝑛𝐷

Em que 𝑅𝑃 é o rendimento da tinta e 𝑛𝐷 é o número de demãos.

O rendimento varia de acordo com a diluição, rugosidade e absorção do substrato, preparação da superfície, método e técnicas de aplicação. [17]

O poder de cobertura, do qual depende o rendimento, é a capacidade maior ou menor de um produto pigmentado para obliterar a cor ou as diferenças de cor do substrato, [2] e depende do comprimento de onda e quantidade de luz que um pigmento irá absorver e do índice de refração, tamanho da partícula e forma do próprio pigmento. [18]

Como foi referido, os pigmentos são partículas de tamanho reduzido, normalmente sólidas e insolúveis, que contribuem para modificar várias propriedades da mistura, entre as quais, o poder de cobertura. Para cobrir o substrato, os pigmentos devem absorver ou transmitir a luz incidente.

Existem pigmentos que absorvem luz na totalidade do espectro, apresentando cor preta, pigmentos que absorvem apenas em algumas partes do espectro visível, e pigmentos que absorvem pouco na zona visível do espectro, apresentando-se como brancos.

Os pigmentos brancos podem ser divididos em duas categorias, cuja diferença está relacionada com os índices de refração. As cargas constituem uma destas categorias, que, como foi já foi referido, pelo facto de terem índices de refração muito próximos dos do ligante, dispersam muito pouco a luz, oferecendo um baixo contributo para a cobertura de uma tinta. [18] Quanto maior for a diferença entre o índice de refração da tinta e do ar, mais difícil é para a luz chegar ao substrato, e mais opaca é a tinta. É de notar, contudo, que a diminuição do tamanho da partícula de carga melhora a dispersão do pigmento, o que resulta num aumento da opacidade. [5]

Existe um tamanho de partícula ideal para a máxima dispersão da luz, que corresponde a, aproximadamente, metade do comprimento de onda da luz no ar, ou seja, cerca de 0,2-0,4 μm.

A forma das partículas afeta o empacotamento, afetando, por isso, o poder de cobertura. Como exemplo, pode observar-se o caso do pigmento branco mais utilizado, TiO2. O excelente

poder de cobertura deste pigmento deve-se ao tamanho ótimo de partícula e ao índice de refração, que é muito superior ao do ligante. [18]

A resina, ou ligante, não absorve nem dispersa consideravelmente a luz, pelo que não contribui para o poder de cobertura. [5] Deve notar-se, contudo, que a um PVC muito elevado (que corresponde a uma quantidade muito baixa de resina) não é possível preencher com resina todos os espaços entre as partículas de pigmento, pelo que estas interfaces são preenchidas com ar, aumentando o poder de cobertura.

Método

A razão de contraste é uma das características do poder de cobertura, e é obtida pelo quociente entre a luz refletida na zona preta e na zona branca, numa carta de contraste. Neste ensaio, avalia-se o rendimento necessário para alcançar a razão de contraste de 98%, com base na medição dos valores tri-estímulo de cartões negros e brancos pintados com diferentes rendimentos de aplicação. Devem ser determinados, previamente o teor em resíduos sólidos e a densidade.

Sobre as cartas de contraste, previamente pesadas, é aplicado um filme de revestimento. Devem ser preparadas películas em duplicado, utilizando três aplicadores diferentes, escolhidos de modo a dar uma gama de espessura de película húmida compreendida entre 50 μm e 100 μm. Decidiu-se, contudo, não utilizar esta gama de espessuras nos ensaios efetuados, uma vez que espessuras tão baixas poderiam conduzir a erros experimentais e incertezas nos resultados. Foram, então, utilizados aplicadores com espessuras de película húmida entre 100 μm e 400 μm, o que, para além de diminuir o erro associado à aplicação, não terá impacto nos resultados.

Os filmes são deixados a secar durante 24 horas na sala de temperatura e humidade controladas.

Determinada a razão de contraste de cada carta de contraste revestida, corta-se um provete de filme de dimensões 6 cm x 6 cm, que deve ser pesado, de seguida.

Para o ensaio em branco, cortam-se superfícies iguais, com 6 cm x 6 cm, do centro dos cartões, e pesam-se, calculando, de seguida, a massa média das superfícies cortadas.

A massa média de película seca, ρA, em g ∙ mm-2, é calculada pela equação seguinte:

ρ𝐴=

𝑚𝑞𝑟− 𝑚𝑞𝑏 𝑚_𝑚𝑛𝑟 𝑏

𝐴𝑞

(9)

Em que 𝑚_𝑏 é a massa média, em g, de dois cartões do ensaio em branco, 𝑚_𝑛𝑟 é a massa média, inicial, em g, de cada um dos cartões antes de serem revestidos, 𝑚𝑞𝑏 é a massa

média, em g, das partes cortadas dos cartões do ensaio em branco, 𝑚𝑞𝑟 é a massa, em g, das

partes recortadas dos cartões revestidos e 𝐴_𝑞 é a área, em mm2, das superfícies cortadas. A espessura da película húmida, 𝑡, em mm, é calculada por: